Havaitsevan tähtitieteen pk1 luento 12, Astrometria. Kalvot: Jyri Näränen, Mikael Granvik & Veli-Matti Pelkonen

Transkriptio

1 Havaitsevan tähtitieteen pk1 luento 12, Astrometria Kalvot: Jyri Näränen, Mikael Granvik & Veli-Matti Pelkonen

2 12. Astrometria Astrometria Meridiaanikone Suhteellinen astrometria Katalogit Astrometriasatelliitit 2

3 12.1 Astrometria Taivaan kohteiden sijaintien, nopeuksien ja etäisyyksien määrittämistä Vanhinta tähtitiedettä tähtikartat, navigointi ajan määritys astrologia Nykyaikana havainnot hyvin automatisoituja meridiaanikoneet satelliitit: Hipparcos ja GAIA 3

4 12.1. Astrometria Sovelluskohteita nykypäivänä: Aurinkokunnan dynamiikka tähtien dynamiikka (kaksoistähdet) galaktinen astronomia: tähtien syntytiheys, galaksidynamiikka ajan määritys kosmisen mitta-asteikon määritys (parallaksit) absoluuttiset magnitudit astrofysiikan perusteet! eksoplaneettojen etsintä: toistaiseksi tuloksetta! (liian huono erotuskyky maanpinnalta, Space Interferometry Mission (~1 µ ) peruttiin 2010) 4

5 12.1 Astrometria Middle solar system (1-year, 2011) This animation shows the motion of objects in the inner- to mid-region of the solar system. The animation shows objects out to the orbit of Jupiter and a little beyond. The sun is the yellow symbol at the center of each frame. The orbits of the planets Mercury, Venus, Earth and Mars are shown in light blue, with the current locations of each planet being shown by large crossed circles. Main-belt minor planets are shown as green circles, Near-Earth asteroids as red circles. Jupiter and its orbit are now shown and the Jupiter Trojans, which orbit in the same orbit as Jupiter but roughly 60 degrees ahead or behind the planet, are colored blue. This animation shows the vast bulk of the objects tracked by the MPC. The total number of objects shown is more than Credit: IAU Minor Planet Center Huom: animaatio esitetään luennolla, koska se on liian iso ja ei toimisi muutenkaan pdf:ssä 5

6 12.1 Astrometria Astronomy Picture of the Day (APOD) : Retrograde Mars Credit & Copyright: Tunç Tezel (TWAN) 6

7 12.2 Meridiaanikone Teleskooppi, joka kääntyy (P-E) vain vaakasuoran itä-länsi -suuntaisen akselin ympäri Teleskoopilla mitataan tähden kulminaation aika eli hetki, jolloin tähti ohittaa meridiaanin Tätä kutsutaan absoluuttiseksi astrometriaksi Joitakin meridiaanikoneita on vielä käytössä ja niillä tehtävä työ lähinnä tukee suhteelliseen astrometriaan perustuvia mittauksia 7

8 12.3 Suhteellinen astrometria Kun astrometriamittaukset tehdään kuvaan (esim. CCD), jossa ei ole suoraan absoluuttista asteikkoa, täytyy asteikko määrittää joidenkin kuvassa olevien vertailukohteiden avulla Vertailukohteiden mukaan muodostetaan kuvaus kuvakoordinaateista absoluuttiseen koordinaatistoon joko suoraan tai ns. normaalikoordinaattien avulla Kuvauksen määrittäminen on epälineaarinen optimointitehtävä joka vaatii numeerisia menetelmiä ja iterointia Käytännössä melko suoraviivaista nykyaikaisilla tietokoneilla 8

9 12.3 Virhelähteitä Havaintoajan tulee olla tarkasti ja oikein määritetty Kuvakentän koordinaattiakselit eivät ole täysin saman suuntaiset kuin absoluuttiset Teleskoopin suuntaus ei ole koskaan täydellinen Kuvakenttä voi olla vääristynyt (joko optiikan tai teleskoopin aberraatioiden takia) Kuvataso ei välttämättä ole kohtisuoraan optista akselia vastaan Ominaisliike ja parallaksi vaikuttavat vertailutähtien paikkoihin virhettä voidaan pienentää käyttämällä useita vertailutähtiä 9

10 12.4 Katalogit 10

11 12.5 Hipparcos Hipparcos -katalogi tähteä 1m tarkkuudella etäisyys mitattu ~ 1600 parsekin etäisyydelle Tycho -katalogi yli miljoona tähteä 2030m tarkkuudella ihan OK paikat, mutta parallaksi vain lähimmille 11

12 12.5 GAIA Laukaisu , 5 vuoden missio 2018 asti Sijainnit miljardille tähdelle 20 magnitudiin asti 20µ 15 magnitudissa ja 200µ 20 magnitudissa: etäisyysarviot 5 50 kpc! Astrometrian lisäksi myös fotometriaa ja spektroskopiaa: spektriluokka, radiaalinopeus, absoluuttinen magnitudi (ja uusia asteroideja Muinosen ryhmän kiinnostuksen kohde) 12

13 GAIA, 1% of the test picture: LMC, NGC 1818 Credit: ESA/DPAC/ Airbus DS (Ikävä kyllä, GAIA -EI- lähetä ottamiaan kuvia takaisin Maahan asti... joten kauniita kuvia tulee vain näistä kalibraatio- ja testikuvista. Telemetria -ongelma.) 13